(57)【要約】【課題】  この発明は、トラック等の車枠のサイドメンバの形状変化部の中空部内で補強部材を固定することで、衝突安全性の向上を実現した。【解決手段】車枠構造は、サイドメンバに形成されて幅方向または上下方向に変化する形状変化部の長手方向の前方および後方の少なくとも一方に穿設された孔部と、該孔部から形状変化部の中空部内に挿入されて直線状に延びる補強部材とを設け、該補強部材を形状変化部の中空部内で長手方向に沿って配置し、前記中空部内で動かないように固着または拘束してなることを特徴とする。【選択図】  図１
2010105571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右に略対称な幅方向の形状変形部と上下方向の形状変形部とを有する左右１対の矩形閉断面形状のサイドメンバを有するトラック等の車枠構造において、
前記幅方向または上下方向の形状変化部の長手方向の前方および後方の少なくとも一方に穿設された孔部と、
該孔部から形状変化部の中空部内に挿入されて直線状に延びる補強部材とを設け、
該補強部材を形状変化部の中空部内で長手方向に沿って配置し、前記中空部内で動かないように固着または拘束してなることを特徴とする車枠構造。
【請求項２】
補強部材が、形状変化部の中空部内を長手方向に沿って斜めに掛け渡してなることを特徴とする請求項１に記載の車枠構造。
【請求項３】
形状変化部の前方および後方またはそれらの近傍位置に前後一対の孔部を設け、
該一対の孔部に貫挿させた補強部材の両端を前記孔部から突出させた状態で溶接等の固定手段でサイドメンバに固着してなることを特徴とする請求項１または２に記載の車枠構造。
【請求項４】
形状変化部の前方もしくは後方またはそれらの近傍位置に１つの孔部を設け、
補強部材の長さを、形状変形部の中空内に配置できる最大長ないしこれに近い長さに設定し、
前記孔部から挿入した補強部材の挿入端を、前記形状変化部またはその近傍位置の内壁面に衝合させて拘束し、
補強部材の基端を前記孔部から突出させた状態で溶接等の固定手段でサイドメンバに固着してなることを特徴とする請求項１または２に記載の車枠構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トラック等の車枠のサイドメンバの形状変化部での衝突時の強度を高めた車枠構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック用車枠１０は、図５に示すように、左右一対のサイドメンバ１１と、該サイドメンバ１１間に横架される複数のクロスメンバ１２からなっている。
図示例のサイドメンバ１１は、断面チャネル状の部材を対向した状態で一方を他方に外嵌して矩形閉断面形状としている。
この車枠１０内には、図示しないがエンジン等の大型ユニットを配し、車枠１０外には前後軸で仕様や数量の異なるサスペンションや車輪を配しており、車枠１０はその上下から車体や車軸に挟まれているために、通常は、一対のサイドメンバ１１に幅方向（オフセット）の形状変化部１３と上下方向（キックアップまたはキックダウン）の形状変化部１４とを有している。
したがって、車両が前進時に対向車両等に衝突し、バンパー等を介して車枠１０のサイドメンバ１１に圧縮の衝撃荷重が作用した場合には、このようなサイドメンバ１１の幅方向や上下方向の変化部１３、１４には曲げモーメントが発生することになる。
このモーメントはサイドメンバ１１の形状変化部１４（１３）をその変化角が増大するように実線形状から点線形状に変形させるため（図６参照）、変形が大きくなるにつれて、モーメントアームＡの長さが増加し、変形を加速する。
一方、前記サイドメンバ１１の形状変化部１３、１４は変形するにつれて、その部材の内部空間の断面積や部材の断面係数が減少するため、さらに変形しやすくなり、変形が加速される。
すなわち、従来の車枠は衝突時に左右のサイドメンバの各１箇所の形状変化部のどちらか一方または両方が変形すると、変形量が形状変化部の長さの最大２倍に達するまで減少した荷重で集中的に変形する。
このようなサイドメンバの形状変化部における変形を防止し、より一層サイドメンバのエネルギー吸収性能を向上させるため、例えば特許第３８０４３２１号に示すようなレインフォースをサイドメンバ内面に固着させると効果的であることが知られている。
図７（ａ）〜（ｅ）には、従来の、サイドメンバ１１の内部に補強部材１５を固着した構造を示した。
しかるに、このような補強部材１５では車枠の変形抵抗や衝突時のエネルギー吸収量の増加は期待できるものの、衝突初期の座屈開始荷重まで増加することになり、乗員や室内への加速度を増加させてしまうので、これに伴う衝突安全性の対策が別途必要となる。
さらに、補強部材１５はサイドメンバ１１の形状に合致するような専用の成形工程を必要とし、部品の加工費、型費の増加だけではなく、形状変化部のエネルギー吸収を効果的に向上させるためには、補強部材１５の端面全長に渡ってアーク溶接したりサイドメンバ１１との接触面全面に亘って所定間隔でスポット溶接する等、確実にサイドメンバ１１と接合する必要があるため、組立加工費の大幅な増加を伴う、という問題点がある。
【特許文献１】特許第３８０４３２１号  図４、図５参照。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その主たる課題は、サイドメンバの形状変化部内に略直線状に延びる補強部材を固定して、衝突時におけるエネルギーの吸収を増加させると共に、前後方向の圧縮荷重による形状変化部の変形量を減少させ、衝突安全性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、課題を解決するために、請求項１の発明では、
左右に略対称な幅方向の形状変形部と上下方向の形状変形部とを有する左右１対の矩形閉断面形状のサイドメンバを有するトラック等の車枠構造において、
前記幅方向または上下方向の形状変化部の長手方向の前方および後方の少なくとも一方に穿設された孔部と、
該孔部から形状変化部の中空部内に挿入されて直線状に延びる補強部材とを設け、
該補強部材を形状変化部の中空部内で長手方向に沿って配置し、前記中空部内で動かないように固着または拘束してなることを特徴とする。
請求項２の発明では、
前記補強部材が、形状変化部の中空部内を長手方向に沿って斜めに掛け渡してなることを特徴とする。
また、請求項３の発明では、
前記形状変化部の前方および後方またはそれらの近傍位置に前後一対の孔部を設け、
該一対の孔部に貫挿させた補強部材の両端を前記孔部から突出させた状態で溶接等の固定手段でサイドメンバに固着してなることを特徴とする。
更に、請求項４の発明では、
前記形状変化部の前方もしくは後方またはそれらの近傍位置に１つの孔部を設け、
補強部材の長さを、形状変形部の中空内に配置できる最大長ないしこれに近い長さに設定し、
前記孔部から挿入した補強部材の挿入端を、前記形状変化部またはその近傍位置の内壁面に衝合させて拘束し、
補強部材の基端を前記孔部から突出させた状態で溶接等の固定手段でサイドメンバに固着してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
この発明では、形状変化部の中空部内に孔部から補強部材を差し込み、形状変形部の長手方向に沿って補強部材を斜めに掛け渡した状態で補強部材を固定または拘束するという簡単な作業で、サイドメンバの形状変化部を補強することができる。
また、形状変化部の中空部内に補強部材を固定したので、サイドメンバの前端部に衝撃荷重が加わった場合に、前後方向の圧縮荷重によって座屈が開始される変形初期は従来構造と差異はないが、変形の中期から後期にかけては変形抵抗が従来構造に比して落ち込まず、少ない変形量で衝撃を吸収することができる。
対向車両の衝突時にかかるエネルギーをサイドメンバの形状変化部の少ない変形量で吸収することができる。
これにより前記形状変化部の前後の距離の短縮を抑制することができ、これは車内の生存空間の縮小化を大幅に抑制することになるので車内の安全性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明は、車枠のサイドメンバで幅方向または上下方向の形状変化部の中空部内で補強部材を固定することで、衝突安全性の向上を実現した。
【実施例１】
【０００７】
以下に、この発明の車枠構造を、トラックの車枠に適用した場合の好適実施例について図面を参照しながら説明する。
車枠は、図５の従来構造と同様に、左右１対の矩形閉断面形状のサイドメンバ１と、サイドメンバ１、１間に横架されたクロスメンバ（図示省略）を有しており、サイドメンバ１、１には、左右に略対称な幅方向の形状変化部（オフセット形状部）３と上下方向の形状変化部（キックアップ形状部、キックダウン形状部）４とを有している。
【０００８】
本実施例１では、図１（ａ）（ｂ）に示すように、前記形状変化部３または４の前方および後方に、補強部材５を中空部３Ａまたは４Ａ内に挿入するための孔部６、６が予め穿設してある。
ここで、前方および後方は、形状変化部３または４の領域に限らず、該領域外の近傍位置も含まれる。
【０００９】
図１（ａ）に示すサイドメンバ１の幅方向の形状変化部３では、その中空部３Ａに、該中空部３Ａを長手方向に沿って斜めに横切るように補強部材５が掛け渡されている。
ここで補強部材５は中空部３Ａの長手方向に沿って斜めに横切るように配置されているが、補強部材５の傾斜姿勢は、中空部３Ａの対角線に沿って配置することが好ましい。
この発明では、補強部材５は中空部３Ａで傾斜せずに、中空部３内を通過するものであってもよい。
【００１０】
図１（ｂ）に示すサイドメンバ１の上下方向の形状変化部（図示ではキックダウン形状部）４においても、該上下方向の形状変化部４の中空部４Ａに、該中空部４Ａを長手方向に沿って斜めに横切るように補強部材５が掛け渡されている。
【００１１】
ここで補強部材５は、サイドメンバ１の上下方向において、上下一方から上下他方へ斜めに配置されるものであれば、中空部４Ａの中心線と平行であっても、あるいは中心線と交叉して対角線に沿うものであってもよい。
また、形状変化部が上下方向だけでなく幅方向にも変化する場合には、補強部材５は、上記形状変化部の中空部の対角線の１つに沿うように配置されることが好ましい。
【００１２】
上記補強部材５は、本実施例では直線状に延びる金属製のパイプを用いたが、丸または角などの任意断面形状からなる金属製のパイプまたは棒材、板材などを用いることができる。
【００１３】
上記補強部材５は、その両端部５ａ、５ｂが前記孔部６、６からそれぞれ突出するように、外側から形状変化部３または４の中空部３Ａまたは４Ａ内に挿入される。
そして、前記孔部６、６から突出した補強部材５の前端５ａおよび後端５ｂを前記孔部６を塞ぎながらサイドメンバ１の外壁に溶接等で接合する。
符号７は上記接合部である。
【００１４】
これにより、サイドメンバ１の前端部に衝撃荷重が加わり、サイドメンバ１に発生する前後方向の圧縮荷重によって、形状変化部３または４が図６に示したように変形しようとする場合に、サイドメンバ１の前記形状変化部３または４の前後の距離の短縮量Ｂが、中空部３Ａ、４Ａに内蔵された補強部材５によって抑制するように作用する。
【００１５】
実際に平断面のサイドメンバを含む車枠が使用されている一般的なピックアップトラックを例に、道路運送車両の保安基準第１８条第３項の基準および道路運送車両の細目を定める告示、別添１０４（オフセット衝突時の乗員保護の技術基準）に準拠したオフセット衝突試験について近似した図３に示すような車枠前部の解析を実施した。
【００１６】
結果は図４に示すように、従来製品に比較して、座屈の開始する変形初期は最大荷重等、衝突性能に全く差がないことが確認された。
これは、乗員及び車両室内各部の加速度がなんら変化せず、室内の安全性に問題のないことを示す。
【００１７】
一方、車枠の変形量が２００ｍｍ程度から衝突後期の５００ｍｍ程度にかけて、実施例の変形抵抗は従来製品ほど落ち込まず、これらのグラフの面積である、衝突エネルギー吸収量は最終的に従来品に比べて３０％程度増加する。
これは、同じ衝突エネルギーであれば、少ない変形量で吸収できることを示し、例えば従来品の変形量５００ｍｍにおける衝突エネルギーであれば実施例では３５０ｍｍと３０％少ない変形量で吸収できることを示している。
【００１８】
これから、本解析に使用した形状の補強部材であれば、サイドフレーム前端部の変形量が車内生存空間の減少に比例すると仮定すれば、本実施例により生存空間の変化量を大幅に抑制できると容易に推定できる。
これに要した補強部材の断面積は、サイドメンバの平均断面積の２５％程度であり、従来製品で用いる補強部材の２５％から４０％程度と比較しても、軽くなることはあっても重くなることはない。
【００１９】
上述の効果の確認は、図１に例示したように、サイドメンバ１の横をＬ、縦を２Ｌとした場合に肉厚が０．０５Ｌとなっており、幅方向の形状変化部３の水平方向の長さは９Ｌ、上下方向の形状変化部４の水平方向の長さは７Ｌとし、補強部材５は直径０．５Ｌの金属製パイプを使用して行った。
【００２０】
補強部材５は、座屈開始荷重が上がらない範囲であれば、さらに断面形状や板厚の大きい補強部材を使用することができ、衝突時の各部の加速度に余裕がある場合はこれよりさらに大型の補強部材を使用することが可能である。
この場合には、同一変形量における衝突吸収エネルギーの更なる増加、すなわち衝突エネルギー吸収後の車枠変形量のさらなる抑制やより大きな乗員生存空間の確保が可能となる。
【実施例２】
【００２１】
図２に示す実施例２の車枠構造では、補強部材５の一端がサイドメンバ１に溶接等で接合し、他端は形状変化部３または４の中空部内で拘束されて固定される構造からなっている。
前記補強部材５は、その長さを形状変化部３または４の中空部３Ａまたは４Ａ内に配置できる最大長またはこれと近い長さに設定している。
その他の構成は前記実施例１と同様である。
【００２２】
即ち、図２（ａ）に示すサイドメンバ１の幅方向の形状変化部３においても、該幅方向の形状変化部３の中空部３Ａに、該中空部３Ａを長手方向に沿って斜めに横切るように補強部材５が掛け渡される。
また、図２（ｂ）に示すサイドメンバ１の上下方向の形状変化部（図示ではキックダウン形状部）４では、該上下方向の形状変化部４の中空部４Ａに、該中空部４Ａを長手方向に沿って斜めに横切るように補強部材５が掛け渡される。
【００２３】
本実施例２で、補強部材５は、前述のように中空部３Ａまたは４Ａ内を斜めに通過して配置できる最大長またはこれと近い長さに設定される。
従って、補強部材５の位置の自由度が、サイドメンバ１の座屈変形前またはサイドメンバの座屈変形初期にサイドメンバ１の内壁面と干渉して拘束されるようになる。
【００２４】
本実施例２では、形状変化部３または４の前後いずれか一方のうち補強部材５の自由度の大きい前方に孔部６を穿設しておき、該孔部６から前記補強部材５を形状変化部の内部へ挿入し、挿入先端５ｂはサイドメンバ１の内壁面に突当て、あるいはその僅か手前の突当て位置８まで挿入しており、挿入基端５ａは孔部６およびサイドメンバ１の外壁面に溶接等によって固着されて接合部７が形成される。
【００２５】
この実施例２の車枠構造は、補強部材５が僅かに延びるので実施例１に比して僅かに重量は増加するものの、従来の補強に比べて補強部材５の部品コストは増加することはなく、さらなる組立加工費の低減が期待できる。
そして実施例２の構造では、補強部材５の基端側は溶接等でサイドメンバ１に固着され、挿入先端は、当初からサイドメンバ１の内壁面と干渉して固定され、あるいは座屈変形初期にサイドメンバ１の内壁面と干渉して固定されることになるので、前記実施例１と同様の効果を奏することができる。
その他、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は幅方向の形状変化部と実施例１の補強部材の取付構造を示す平面から見た説明図、（ｂ）は上下方向の形状変化部と補強部材の取付構造を示す側面から見た説明図である。
【図２】（ａ）は幅方向の形状変化部と実施例２の補強部材の取付構造を示す平面から見た説明図、（ｂ）は上下方向の形状変化部と補強部材の取付構造を示す側面から見た説明図である。
【図３】オフセット衝突試験を説明する模式図である。
【図４】従来製品と実施例とを比較したオフセット衝突試験の結果を示すグラフである。
【図５】車枠を示す斜視図である。
【図６】衝突時の形状変化部の変形を示す要部側面図である。
【図７】（ａ）従来の補強部材を設けたサイドメンバの断面図、（ｂ）従来の異なる補強部材を設けたサイドメンバの断面図、（ｃ）従来の別の補強部材を設けたサイドメンバの断面図、（ｄ）従来の更に別の補強部材を設けたサイドメンバの断面図、（ｅ）レインフォースを補強部材として設けたサイドメンバの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    サイドメンバ
３    幅方向の形状変化部（オフセット形状部）
４    上下方向の形状変化部（キックアップ形状部、キックダウン形状部）
５    補強部材
６    孔部
７    接合部
８    突当て位置
Ｋ    溶接
１０    車枠
１１    サイドメンバ
１２    クロスメンバ
１３    幅方向の形状変化部
１４    上下方向の形状変化部
１５、１６  補強部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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